底座加工工藝及其夾具設計

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1、. 目 錄 目 錄 1 第1章 引言 2 第2章 零件分析 3 2.1 零件的作用 3 2.2 零件的工藝分析 3 第3章 工藝規(guī)程設計 4 3.1 確定毛坯的制造形式 4 3.2 毛坯的設計 4 3.3 選擇定位基準 5 3.3.1 精基準的選擇 5 3.3.2 粗基準的選擇 6 3.4 制定工藝路線 7 3.4.1 工藝路線 7 第4章 確定切削用量及基本工時 9 第5章 夾具設計 17 5.1 設計夾具的目的 17 5.2 本課題夾具設計 17 5.3 問題的提出 17 5.4 定位基準的選擇 17 5.5 切削力及夾緊力計算 18 5.6 定

2、位誤差分析 19 5.7 夾具設計及操作簡要說明 19 設計小結 20 參考文獻 21 精品 . 第1章 引言 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人

3、類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 底座的加工工藝規(guī)程及其銑側面的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。 本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實

4、踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 精品 . 第2章 零件分析 2.1 零件的作用 圖2.1 零件圖 底座是一種基礎零件，是整個機械裝置的主體，起密封、定位的作用，因此，對于關鍵聯(lián)接部位要求加工精度比較高。 2.2 零件的工藝分析 底座零件的材料為HT150，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。 零件有2組加工面他們有位置度要求。以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 一組是以底面為基準的加工面，

5、這組面主要是下底面，U形槽及其凸臺，尺寸90所對應的兩側面，尺寸50所對應的兩側面。 (2) 以13孔為基準的加工面，這組加工面主要是弧形槽，R2槽。 精品 . 第3章 工藝規(guī)程設計 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT150，由于零件為10000件/年，屬于中批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。 3.2 毛坯的設計 底座零件材料為 HT150，毛坯重約5Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各

6、加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下： 1. 底座的下端面 該底座的下端面粗糙度都是6.3，只要進行銑加工就能滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。 所以根據(jù)相關資料和經(jīng)驗可知，底座的下端面的單邊余量為2mm，符合要求。 2. U形槽及其凸臺 U形槽凸臺表面粗糙度為12.5，只要粗銑即可滿足要求，其加工余量為2mm, U形槽表面粗糙度為12.5，只要粗銑即可滿足要求，其加工余量為2mm, 3. 尺寸90所對應的兩側面，尺寸50所對應的兩側面 尺寸90所對應的兩側面表面粗糙度為6.3，經(jīng)過粗銑加工即可以，選用單邊余量為2mm。 尺寸50

7、所對應的兩側面表面粗糙度為1.6，需經(jīng)過精加工，選用單邊余量為2mm。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖3.1“底座”零件毛坯簡圖。 精品 . 圖3.1“底座”零件毛坯圖 3.3 選擇定位基準 正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關鍵。 定位基準分為精基準、粗基準和輔助基準。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(粗基準)。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準(精基準)。 在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的

8、精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，然后再考慮選擇合適的粗基準把精基準面加工出來。另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位作一輔助基準，用以定位。應從零件的整個加工工藝過程的全局出發(fā)，在分析零件的結構特點、設計基準和技術要求的基礎上，根據(jù)粗、精基準的選擇原則，合理選擇定位基準。 3.3.1 精基準的選擇 ①“基準重合”原則 應盡量選用被加工表面的設計基準作為精基準，即“基準重合”的原則。這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。 精品 . ②“基準統(tǒng)一”原則 應選擇多個表面加工時都能使用的定位基準作為精基準，即“基準統(tǒng)一”的原則。 這樣便于保證各

9、加工表面間的相互位置精度，避免基準變換所產(chǎn)生的誤差，并簡化夾具的設計制造工作。 ③“互為基準”原則 當兩個表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可采用這兩個表面互為基準，反復多次進行精加工。 ④“自為基準”原則 在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應盡量選擇加工表面本身作為定位基準。 此外，精基準的選擇還應便于工件的裝夾與加工，減少工件變形及簡化夾具結構。需要指出的是，上述四條選擇精基準的原則，有時是相互矛盾的。例如，保證了基準統(tǒng)一就不一定符合基準重合等等。在使用這些原則時，要具體情況具體分析，以保證主要技術要求為出發(fā)點，合

10、理選用這些原則。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 3.3.2 粗基準的選擇 ①若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選該表面為粗基準。 ②在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個表面都要加工，則應以加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可使這個表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件報廢。 ③在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工時，則應以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準。若既需保證某重要表

11、面加工余量均勻，又要求保證不加工表面與加工表面的位置精度，則仍按本原則處理。 ④選作粗基準的表面，應盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，以便定位準確，裝夾可靠。 精品 . ⑤粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次，否則定位誤差太大。但是，當毛坯是精密鑄件或精密鍛件，毛坯質量高，而工件加工精度要求又不高時，可以重復使用某一粗基準。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，底座零件還算比較規(guī)則，所以粗基準容易選擇。為了保證底面及其它加工表面的位置精度的要求，選擇底座底面作為粗基準，加工出U形槽凸臺面，再以U形槽凸臺面精加

12、工出底面，然后以此為精基準，加工其它表面。 3.4 制定工藝路線 3.4.1 工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 方案一 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：以底面為粗基準，銑U形槽凸臺面。 工序Ⅳ：銑底面 工序Ⅴ：銑U形槽 工序Ⅵ：銑尺寸90兩端面 工序Ⅶ：粗銑尺寸50兩端面，精銑尺寸50兩端面 工序Ⅷ：鉆孔13 工序Ⅸ：銑弧形槽 工

13、序X：銑R2槽 工序XI：檢驗 方案二 精品 . 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：粗銑底面 工序Ⅳ：銑U形槽凸臺面 工序Ⅴ：精銑底面 工序Ⅵ：銑U形槽， 工序Ⅶ：銑尺寸90兩端面， 工序Ⅷ：鉆孔13 工序Ⅸ：粗銑尺寸50兩端面，精銑尺寸50兩端面 工序X：銑弧形槽 工序XI：銑R2槽 工序XII：檢驗 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一工序比較集中，方案二工序比較分散，工序集中比較利于中小批量生產(chǎn)，工序分散適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，在本設計中，選用工序集中，并配以較多的專用夾具，比較合適，因此，本工藝設計選用方案一。 精品 . 第4章 確定切削用量

14、及基本工時 工序Ⅲ：以底面為粗基準，銑U形槽凸臺面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 =2mm，=30mm，=42.5m/min，=3。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?75r/min m/min 當＝475r/min時 = =0.23475=285mm/min 3）計算工時

15、 切削工時：，，，則機動工時為 . 兩個凸臺， 工序Ⅳ：銑底面 精品 . 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 =2mm，=130mm，=42.5m/min，=8。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選取＝118r/min m/min 當＝104r/min時 = =0.28104=16

16、6mm/min 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 . 工序Ⅴ：銑U形槽 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金圓周銑刀，刀片采用YG8，機床采用X61W萬能銑床 =1mm，=120mm，=42.5m/min，=20。 精品 . 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =1mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.1mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?25r/min m/min 當＝125r/min時 =

17、=0.120125=250mm/min 3）計算工時 切削工時：，，則機動工時為 . 兩個U形槽， 工序Ⅵ：銑尺寸90兩端面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 =2mm，=60mm，=42.5m/min，=6。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 精品 . =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?35r/min m

18、/min 當＝235r/min時 = =0.26235=282mm/min 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 . 銑兩個面，. 工序Ⅶ：粗銑尺寸50兩端面，精銑尺寸50兩端面 粗銑尺寸50兩端面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金圓周銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 =1.5mm，=49mm，=42.5m/min，=6。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =1.5mm 精品 . 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。

19、 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?00r/min m/min 當＝300r/min時 = =0.26300=360mm/min 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 . 精銑尺寸50兩端面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金圓周銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 =0.5mm，=50mm，=42.5m/min，=6。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =0.5mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw

20、，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 精品 . 按機床標準選取＝300r/min m/min 當＝300r/min時 = =0.26300=360mm/min 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 . 工序Ⅷ：鉆孔13 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ13 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==735r/min 與735r/min相近的機床轉速為735r/mi

21、n?，F(xiàn)選取=735r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =4mm; =3mm; =2（） =2（）=0.282(min) 工序Ⅸ：銑弧形槽 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 精品 . =2mm，=13mm，=42.5m/min，=2。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，10次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5k

22、w，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?50r/min m/min 當＝950r/min時 = =0.22950=380mm/min 3）計算工時 切削工時：則機動工時為，十次走刀 . 加工兩個 工序X：銑R2槽 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8，機床采用X5028立式銑床 =2mm，=4mm，=42.5m/min，=2。 精品 . 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，2次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X50

23、28型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?180r/min m/min 當＝1180r/min時 = =0.221180=472mm/min 3）計算工時 切削工時：則機動工時為，2次走刀 . 精品 . 第5章 夾具設計 5.1 設計夾具的目的 在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與

24、機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技

25、術水平的要求，保證安全。 5.2 本課題夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計第工序Ⅵ：銑尺寸90兩端面。 5.3 問題的提出 本夾具主要用于銑尺寸90兩端面，銑面之前，底面與U形槽已加工出來，本道工序加工精度要求不是很高，為此，本夾具主要考慮如何提高生產(chǎn)效率。 5.4 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要

26、求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。 精品 . 此道工序沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。我們采用已加工的底面、和U形槽為定位基準，用底面、定位銷和一定位擋銷限制工件六個自由度，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母壓板作為夾緊機構。 5.5 切削力及夾緊力計算 刀具： 高速鋼端銑刀 φ60mm z=6 機床： x5028型立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)

27、 z=6 代入上式，可得 F=1889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 精品 . 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取

28、 F=+G G為工件自重 由于7544N不是很大，經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 5.6 定位誤差分析 本工序對面加工精度要求不高，采用本夾具能滿足加工要求。 5.7 夾具設計及操作簡要說明 在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓板夾緊方式。本工序為切削力較大，手動夾緊就能達到本工序的要求，但是要注意擰到位。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。 精品 . 精品 . 設計小結 課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、

29、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。 通過本次課程設計，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。對我來說，收獲最大的是那些分析和解決問題的方法與能力。在整個設計過程中，我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最缺少的是經(jīng)驗，沒有感性的認識，空有理論知識，有些東西很可能與實際脫節(jié)。此次設計需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來，從中暴露出自身的不足，以待改進。通過此次設計，我懂得了只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能

30、力。 在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重。在設計的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處：對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂公差的確定、工時定額怎么計算、夾緊機構的具體應該怎么設計等等。通過此次設計，又把以前所學過的知識重溫了一次。 這次課程設計使我受益匪淺，為我今后的學習和工作打下了一個堅實而良好的基礎。在此衷心感謝老師和同學的幫助和指導。 精品 . 參考文獻 [1] 艾興、肖詩綱.切削用量簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1994年. [2] 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1994年. [3] 哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學.機床

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